Изчисляване на тръби за топъл под: избор на тръби според параметрите, избор на стъпка на полагане + пример за изчисление

Въпреки сложността на монтажа, подовото отопление с водна верига се счита за един от най-рентабилните методи за отопление на стая. За да може системата да функционира възможно най-ефективно и да не причинява повреди, е необходимо правилно да се изчислят тръбите за топъл под - да се определи дължината, стъпката на контура и моделът на полагане на веригата.

Удобството при използване на отоплението на водата до голяма степен зависи от тези показатели. Именно тези въпроси ще разгледаме в нашата статия - ще ви кажем как да изберете най-добрия вариант за тръби, като вземете предвид техническите характеристики на всеки тип. Също така, след като прочетете тази статия, ще можете да изберете правилната стъпка на монтаж и да изчислите необходимия диаметър и дължина на контура на топъл под за конкретна стая.

Параметри за изчисляване на термичния контур

На етапа на проектиране е необходимо да се решат редица въпроси, които определят характеристики на дизайна топъл под и режим на работа - изберете дебелината на замазката, помпата и друго необходимо оборудване.

Техническите аспекти на организирането на отоплителен клон до голяма степен зависят от неговата цел. В допълнение към целта, за точно изчисляване на кадрите на водната верига, ще ви трябват редица показатели: площ на покритие, плътност на топлинния поток, температура на охлаждащата течност, тип подово покритие.

Зона на покритие на тръбата

Когато определяте размерите на основата за полагане на тръби, вземете предвид пространството, което не е затрупано с голямо оборудване и вградени мебели. Необходимо е предварително да се мисли за подреждането на предметите в стаята.

Ако водният под се използва като основен доставчик на топлина, тогава неговата мощност трябва да е достатъчна, за да компенсира 100% от топлинните загуби. Ако бобината е допълнение към радиаторната система, то тя трябва да покрива 30-60% от разходите за топлинна енергия на помещението

Топлинен поток и температура на охлаждащата течност

Плътността на топлинния поток е изчислен индикатор, характеризиращ оптималното количество топлинна енергия за отопление на помещението. Стойността зависи от редица фактори: топлопроводимост на стени, тавани, площ на остъкляване, наличие на изолация и скорост на обмен на въздух. Въз основа на топлинния поток се определя стъпката на полагане на контура.

Максималната температура на охлаждащата течност е 60 °C. Дебелината на замазката и подовото покритие обаче намаляват температурата - всъщност около 30-35 ° C се наблюдава на повърхността на пода. Разликата между температурните индикатори на входа и изхода на веригата не трябва да надвишава 5 °C.

Вид подова настилка

Финишът влияе върху ефективността на системата. Оптимална топлопроводимост на плочки и гранитогрес - повърхността се нагрява бързо.Добър показател за ефективността на водната верига при използване на ламинат и линолеум без топлоизолационен слой. Дървените покрития имат най-ниска топлопроводимост.

Степента на пренос на топлина зависи и от пълнежния материал. Системата е най-ефективна при използване на тежък бетон с естествен добавъчен материал, например фини морски камъчета.

Циментово-пясъчната замазка осигурява средно ниво на топлообмен при нагряване на охлаждащата течност до 45 ° C. Ефективността на веригата намалява значително при монтиране на полусуха замазка

Когато изчислявате тръбите за топъл под, трябва да вземете предвид установените стандарти за температурния режим на покритието:

• 29 °C - хол;
• 33 °C – помещения с висока влажност;
• 35 °C – проходни зони и студени зони – зони по крайните стени.

Климатичните особености на региона ще играят важна роля при определяне на плътността на водната верига. При изчисляване на топлинните загуби трябва да се вземе предвид минималната температура през зимата.

Както показва практиката, предварителната изолация на цялата къща ще помогне за намаляване на натоварването. Има смисъл първо да топлоизолирате стаята и след това да започнете да изчислявате топлинните загуби и параметрите на тръбната верига.

Оценка на техническите свойства при избор на тръби

Поради нестандартните условия на работа се поставят високи изисквания към материала и размера на намотката за воден под:

• химическа инертност, устойчивост на корозионни процеси;
• Абсолютно гладко вътрешно покритие, не е склонен към образуване на варовикови натрупвания;
• сила – стените са постоянно изложени на охлаждащата течност отвътре, а замазката отвън; тръбата трябва да издържа на налягане до 10 бара.

Желателно е отоплителният клон да има малко специфично тегло.Водният подов пай вече оказва значително натоварване на тавана, а тежкият тръбопровод само ще влоши ситуацията.

Според SNiP, използването на заварени тръби в затворени отоплителни системи е забранено, независимо от вида на шева: спирала или прав

Три категории валцувани тръби отговарят в една или друга степен на изброените изисквания: омрежен полиетилен, метал-пластмаса и мед.

Вариант №1 - омрежен полиетилен (PEX)

Материалът има мрежеста ширококлетъчна структура от молекулярни връзки. Модифицираният полиетилен се различава от конвенционалния полиетилен по наличието както на надлъжни, така и на напречни връзки. Тази структура увеличава специфичното тегло, механичната якост и химическата устойчивост.

Водна верига, изработена от PEX тръби, има редица предимства:

• висока еластичност, позволяващ монтаж на намотка с малък радиус на огъване;
• безопасност – при нагряване материалът не отделя вредни компоненти;
• топлоустойчивост: омекване – от 150 °C, топене – 200 °C, изгаряне – 400 °C;
• поддържа структурата по време на температурни колебания;
• устойчивост на повреди - биологични разрушители и химически реактиви.

Тръбопроводът запазва първоначалната си производителност - по стените не се отлага утайка. Очакваният експлоатационен живот на PEX верига е 50 години.

Недостатъците на омрежения полиетилен включват: страх от слънчева светлина, отрицателните ефекти на кислорода, когато прониква вътре в структурата, необходимостта от твърдо фиксиране на намотката по време на монтажа

Има четири групи продукти:

1. PEX-a – пероксидно омрежване. Постига се най-издръжливата и равномерна структура с плътност на свързване до 75%.
2. PEX-b – силаново омрежване. Технологията използва силаниди - токсични вещества, които са неприемливи за битова употреба. Производителите на водопроводни продукти го заменят с безопасен реагент. За монтаж се допускат тръби с хигиенен сертификат. Плътност на омрежването – 65-70%.
3. PEX-c – радиационен метод. Полиетиленът се облъчва с поток от гама лъчи или електрон. В резултат на това облигациите се уплътняват до 60%. Недостатъци на PEX-c: небезопасна употреба, неравномерно омрежване.
4. PEX-d – азотиране. Реакцията за създаване на мрежа възниква поради азотни радикали. Изходът е материал с плътност на омрежване около 60-70%.

Якостните характеристики на PEX тръбите зависят от метода на омрежване на полиетилен.

Ако сте избрали тръби от омрежен полиетилен, препоръчваме ви да се запознаете с тях правила за подреждане системи за подово отопление от тях.

Вариант №2 - метал-пластмаса

Лидерът в валцуваните тръби за монтаж на топъл под е металопластика. Структурно материалът включва пет слоя.

Вътрешното покритие и външната обвивка са полиетилен с висока плътност, което придава на тръбата необходимата гладкост и устойчивост на топлина. Междинен слой – алуминиев дистанционер

Металът увеличава здравината на линията, намалява скоростта на термично разширение и действа като антидифузионна бариера - блокира притока на кислород към охлаждащата течност.

Характеристики на металопластични тръби:

• добра топлопроводимост;
• възможност за поддържане на зададена конфигурация;
• работна температура със запазване на свойствата – 110 °C;
• ниско специфично тегло;
• безшумно движение на охлаждащата течност;
• безопасност при използване;
• устойчивост на корозия;
• експлоатационен живот - до 50 години.

Недостатъкът на композитните тръби е недопустимостта на огъване около оста.Повтарящото се усукване рискува да повреди алуминиевия слой. Препоръчваме ви да прочетете правилна инсталационна технология металопластични тръби, което ще помогне да се избегнат повреди.

Вариант №3 - медни тръби

По отношение на техническите и експлоатационните характеристики най-добрият избор ще бъде жълтият метал. Търсенето му обаче е ограничено от високата цена.

В сравнение със синтетичните тръбопроводи, медната верига печели по няколко точки: топлопроводимост, термична и физическа якост, неограничена променливост на огъване, абсолютна непроницаемост за газове

Освен че е скъп, медният тръбопровод има и допълнителен недостатък - сложност инсталация. За да огънете контура, ще ви е необходима пресова машина или огъвач на тръби.

Вариант №4 - полипропилен и неръждаема стомана

Понякога отоплителен клон се създава от гофрирани тръби от полипропилен или неръждаема стомана. Първият вариант е достъпен, но доста твърд при огъване - минималният радиус е осем пъти диаметъра на продукта.

Това означава, че тръбите със стандартен размер 23 mm ще трябва да бъдат поставени на разстояние 368 mm една от друга - увеличената стъпка на полагане няма да осигури равномерно нагряване.

Тръбите от неръждаема стомана имат висока топлопроводимост и добра гъвкавост. Недостатъци: крехкост на уплътнителните гумени ленти, създаване на силно хидравлично съпротивление чрез гофриране

Възможни начини за оформяне на контура

За да определите консумацията на тръби за подреждане на топъл под, трябва да вземете решение за оформлението на водната верига. Основната задача на планирането на оформлението е да се осигури равномерно отопление, като се вземат предвид студените и неотопляеми зони на помещението.

Възможни са следните варианти на оформление: змия, двойна змия и охлюв.Когато избирате схема, трябва да вземете предвид размера, конфигурацията на помещението и местоположението на външните стени

Метод #1 - змия

Охлаждащата течност се подава към системата по стената, преминава през намотката и се връща обратно разпределителен колектор. В този случай половината от помещението се отоплява с топла вода, а останалата част с охладена вода.

При полагане със змия е невъзможно да се постигне равномерно нагряване - температурната разлика може да достигне 10 ° C. Методът е приложим в тесни пространства.

Дизайнът на ъглова змия е оптимален, ако трябва да изолирате максимално студена зона близо до крайната стена или в коридора

Двойната змия позволява по-мек температурен преход. Предната и обратната верига вървят успоредно една на друга.

Метод #2 - охлюв или спирала

Това се счита за оптималната схема за осигуряване на равномерно нагряване на подовата настилка. Директните и обратните клони се полагат последователно.

Допълнително предимство на „черупката“ е инсталирането на отоплителен кръг с плавно завъртане на завоя. Този метод е подходящ при работа с тръби с недостатъчна гъвкавост.

За големи площи се прилага комбинирана схема. Повърхността е разделена на сектори и за всеки е разработена отделна верига, водеща до общ колектор. В центъра на стаята тръбопроводът е разположен като охлюв, а по външните стени - като змия.

Имаме друга статия на нашия уебсайт, в която обсъдихме подробно монтажни схеми подово отопление и предоставени препоръки за избор на оптимална опция в зависимост от характеристиките на конкретна стая.

Метод за изчисляване на тръбите

За да не се объркате в изчисленията, предлагаме да разделите решението на проблема на няколко етапа.На първо място, е необходимо да се оцени топлинната загуба на помещението, да се определи стъпката на полагане и след това да се изчисли дължината на отоплителния кръг.

Принципи на проектиране на схеми

Когато започвате изчисления и създавате скица, трябва да се запознаете с основните правила за местоположението на водната верига:

1. Препоръчително е да поставите тръби по отвора на прозореца - това значително ще намали топлинните загуби на сградата.
2. Препоръчителната площ на покритие на една водна верига е 20 квадратни метра. м. В големи стаи е необходимо пространството да се раздели на зони и да се постави отделен отоплителен клон за всеки.
3. Разстоянието от стената до първия клон е 25 см. Допустимата стъпка на тръбните завои в центъра на помещението е до 30 см, по ръбовете и в студените зони - 10-15 см.
4. Определянето на максималната дължина на тръбата за подово отопление трябва да се основава на диаметъра на намотката.

За верига с напречно сечение от 16 мм се допуска не повече от 90 м, ограничението за тръбопровод с дебелина 20 мм е 120 м. Спазването на стандартите ще осигури нормално хидравлично налягане в системата.

Таблицата показва приблизителния дебит на тръбата в зависимост от стъпката на контура. За да получите по-точни данни, трябва да вземете предвид границата на завъртане и разстоянието до колектора

Основна формула с обяснения

Дължината на контура на топъл под се изчислява по формулата:

L=S/n*1,1+k,

Където:

• Л — необходимата дължина на отоплителния тръбопровод;
• С – покрита подова площ;
• н – стъпка на полагане;
• 1,1 – стандартен коефициент от десет процента резерв на огъване;
• к – разстояние на колектора от пода – отчита се разстоянието до захранващата и връщащата верига.

Зоната на покритие и стъпката на завоите ще играят решаваща роля.

За по-голяма яснота, на хартия трябва да съставите етажен план, като посочите точните размери и посочите преминаването на водната верига

Трябва да се помни, че не се препоръчва поставянето на отоплителни тръби под големи домакински уреди и вградени мебели. Параметрите на обозначените елементи трябва да се извадят от общата площ.

За да изберете оптималното разстояние между клоните, е необходимо да извършите по-сложни математически манипулации, работещи с топлинните загуби на помещението.

Топлотехнически изчисления с определяне на стъпката на веригата

Плътността на тръбите пряко влияе върху количеството топлинен поток, излъчван от отоплителната система. За да се определи необходимото натоварване, е необходимо да се изчислят разходите за топлина през зимата.

Топлинните разходи през структурните елементи на сградата и вентилацията трябва да бъдат напълно компенсирани от генерираната топлинна енергия на водния кръг

Мощността на отоплителната система се определя по формулата:

М=1,2*Q,

Където:

• М – производителност на веригата;
• Q – общи топлинни загуби на помещението.

Стойността на Q може да се разложи на компоненти: потребление на енергия през ограждащите конструкции и разходи, причинени от работата на вентилационната система. Нека да разберем как да изчислим всеки от индикаторите.

Топлинни загуби през строителни елементи

Необходимо е да се определи консумацията на топлинна енергия за всички ограждащи конструкции: стени, тавани, прозорци, врати и др. Формула за изчисление:

Q1=(S/R)*Δt,

Където:

• С – площ на елемента;
• Р - термична устойчивост;
• Δt – разликата между температурата на закрито и на открито.

При определяне на Δt се използва показателят за най-студеното време на годината.

Топлинното съпротивление се изчислява, както следва:

R=A/Kt,

Където:

• А – дебелина на слоя, m;
• CT – коефициент на топлопроводимост, W/m*K.

За комбинирани елементи на конструкцията съпротивлението на всички слоеве трябва да се сумира.

Коефициентът на топлопроводимост на строителните материали и изолацията може да бъде взет от справочник или да се види в придружаващата документация за конкретен продукт.

Предоставили сме повече стойности на коефициента на топлопроводимост за най-популярните строителни материали в съдържащата се таблица в следващата статия.

Топлинни загуби на вентилация

За изчисляване на индикатора се използва формулата:

Q2=(V*K/3600)*C*P*Δt,

Където:

• V – обем на помещението, куб.м. m;
• К – скорост на обмен на въздух;
• ° С – специфичен топлинен капацитет на въздуха, J/kg*K;
• П – плътност на въздуха при нормална стайна температура – ​​20 °C.

Скоростта на обмен на въздух в повечето стаи е равна на единица. Изключение правят къщите с вътрешна пароизолация - за поддържане на нормален микроклимат въздухът трябва да се обновява два пъти на час.

Специфичният топлинен капацитет е референтен показател. При стандартна температура без налягане стойността е 1005 J/kg*K.

Таблицата показва зависимостта на плътността на въздуха от температурата на околната среда при условия на атмосферно налягане - 1,0132 bar (1 Atm)

Обща загуба на топлина

Общото количество топлинни загуби в помещението ще бъде равно на: Q=Q1*1.1+Q2. Коефициент 1.1 – увеличение на енергийните разходи с 10% поради проникване на въздух през пукнатини и течове в строителни конструкции.

Умножавайки получената стойност по 1,2, получаваме необходимата мощност на топъл под, за да компенсираме топлинните загуби. Използвайки графика на топлинния поток спрямо температурата на охлаждащата течност, можете да определите подходящата стъпка и диаметър на тръбата.

Вертикалната скала е средният температурен режим на водния кръг, хоризонталната скала е показателят за производство на топлинна енергия от отоплителната система на 1 кв. м

Данните са приложими за отопляеми подове върху пясъчно-циментова замазка с дебелина 7 mm, материалът за покритие е керамични плочки. За други условия стойностите трябва да се коригират, за да се отчете топлопроводимостта на покритието.

Например, когато се полага килим, температурата на охлаждащата течност трябва да се повиши с 4-5 °C. Всеки допълнителен сантиметър замазка намалява топлопреминаването с 5-8%.

Окончателен избор на дължина на контура

Познавайки стъпката на полагане на намотките и покритата площ, е лесно да се определи дебитът на тръбите. Ако получената стойност е по-голяма от допустимата стойност, тогава е необходимо да се инсталират няколко вериги.

Оптимално е, ако бримките са с еднаква дължина - няма нужда да коригирате или балансирате нищо. На практика обаче по-често е необходимо да се разкъса отоплителната мрежа на различни секции.

Разпространението на дължините на контурите трябва да остане в рамките на 30-40%. В зависимост от предназначението и формата на помещението можете да „играете“ със стъпката на контура и диаметрите на тръбите

Конкретен пример за изчисляване на отоплителен клон

Да приемем, че трябва да определите параметрите на топлинната верига за къща с площ от 60 квадратни метра.

За изчислението ще са ви необходими следните данни и характеристики:

• размери на помещението: височина – 2,7 м, дължина и ширина – съответно 10 и 6 м;
• къщата има 5 металопластични прозорци по 2 кв. m;
• външни стени - газобетон, дебелина - 50 см, Kt = 0,20 W/mK;
• допълнителна изолация на стени – пенополистирол 5 см, Kt=0,041 W/mK;
• материал на тавана – стоманобетонна плоча, дебелина – 20 см, Kt=1,69 W/mK;
• изолация на тавана – плочи от пенополистирол с дебелина 5 см.;
• размери на входната врата - 0,9 * 2,05 м, топлоизолация - пенополиуретан, слой - 10 см, Кт = 0,035 W/mK.

След това нека разгледаме стъпка по стъпка пример за извършване на изчислението.

Стъпка 1 - изчисляване на топлинните загуби през конструктивни елементи

Термична устойчивост на стенни материали:

• газобетон: R1=0,5/0,20=2,5 ​​кв.м*K/W;
• пенополистирол: R2=0,05/0,041=1,22 кв.м*K/W.

Термичното съпротивление на стената като цяло е: 2,5 + 1,22 = 3,57 кв. m*K/W. Приемаме средната температура в къщата +23 °C, минималната външна температура е 25 °C със знак минус. Разликата в показателите е 48 °C.

Изчисляване на общата площ на стената: S1=2,7*10*2+2,7*6*2=86,4 кв. м. От получения индикатор е необходимо да се извадят размерите на прозорците и вратите: S2 = 86,4-10-1,85 = 74,55 кв.м. м.

Замествайки получените показатели във формулата, получаваме топлинни загуби на стена: Qc=74,55/3,57*48=1002 W

По аналогия се изчисляват разходите за топлина през прозорци, врати и тавани. За да се оценят енергийните загуби през тавана, се взема предвид топлопроводимостта на подовия материал и изолацията

Крайното топлинно съпротивление на тавана е: 0,2/1,69+0,05/0,041=0,118+1,22=1,338 кв. m*K/W. Топлинните загуби ще бъдат: Qp=60/1,338*48=2152 W.

За да се изчисли изтичането на топлина през прозорците, е необходимо да се определи среднопретеглената стойност на топлинното съпротивление на материалите: прозорец с двоен стъклопакет - 0,5 и профил - 0,56 кв. m*K/W съответно.

Ro=0,56*0,1+0,5*0,9=0,56 кв.м*K/W. Тук 0,1 и 0,9 са делът на всеки материал в структурата на прозореца.

Топлинни загуби на прозорци: Qо=10/0,56*48=857 W.

Като се има предвид топлоизолацията на вратата нейното термично съпротивление ще бъде: Rd=0,1/0,035=2,86 кв. m*K/W. Qd=(0,9*2,05)/2,86*48=31 W.

Общата загуба на топлина през ограждащите елементи е: 1002+2152+857+31=4042 W. Резултатът трябва да се увеличи с 10%: 4042*1,1=4446 W.

Стъпка 2 - топлина за отопление + обща загуба на топлина

Първо, нека изчислим консумацията на топлина за отопление на входящия въздух. Обем на помещението: 2,7*10*6=162 куб.м. м. Съответно вентилационните топлинни загуби ще бъдат: (162*1/3600)*1005*1,19*48=2583 W.

Съгласно тези параметри на помещението общите разходи за топлина ще бъдат: Q=4446+2583=7029 W.

Стъпка 3 - необходима мощност на термичната верига

Изчисляваме оптималната мощност на веригата, необходима за компенсиране на топлинните загуби: N=1,2*7029=8435 W.

Следва: q=N/S=8435/60=141 W/кв.м.

Въз основа на необходимата производителност на отоплителната система и активната площ на помещението е възможно да се определи плътността на топлинния поток на 1 кв. м

Стъпка 4 - определяне на стъпката на полагане и дължината на контура

Получената стойност се сравнява с графиката на зависимостта. Ако температурата на охлаждащата течност в системата е 40 ° C, тогава е подходяща верига със следните параметри: стъпка - 100 mm, диаметър - 20 mm.

Ако в магистралата циркулира вода, загрята до 50 °C, тогава интервалът между разклоненията може да се увеличи до 15 cm и да се използва тръба с напречно сечение 16 mm.

Изчисляваме дължината на контура: L=60/0,15*1,1=440 m.

Отделно е необходимо да се вземе предвид разстоянието от колекторите до отоплителната система.

Както се вижда от изчисленията, за да инсталирате воден под, ще трябва да направите поне четири отоплителни контура. Как правилно да положите и закрепите тръбите, както и други тайни за монтаж, ние прегледани тук.

Изводи и полезно видео по темата

Визуалните видео прегледи ще ви помогнат да направите предварително изчисление на дължината и стъпката на термичната верига.

Избор на най-ефективното разстояние между клоновете на системата за подово отопление:

Ръководство за това как да разберете дължината на цикъла на използвания топъл под:

Методът на изчисление не може да се нарече прост. В същото време трябва да се вземат предвид много фактори, влияещи върху параметрите на веригата. Ако планирате да използвате водния под като единствен източник на топлина, тогава е по-добре да поверите тази работа на професионалисти - грешките на етапа на планиране могат да бъдат скъпи.

Изчислявате ли сами необходимия размер на тръбите за топъл под и техния оптимален диаметър? Може би все още имате въпроси, които не сме обхванали в този материал? Задайте ги на нашите експерти в секцията за коментари.

Ако сте специализирани в изчисляването на тръби за подреждане на подове с водно отопление и имате какво да добавите към представения по-горе материал, моля, напишете вашите коментари по-долу под статията.